基于FPS3010长行程高速位移测量
Long distance and high-speed displacement
measurements using the FPS3010
基于光学法珀腔传感器FPS3010干涉仪可以测量目标相对位移，测量精度达到亚纳米分辨率，实时位置输出带宽达10MHz。

在工业，科研以及研发等多种应用中需要高速以及长行程精密测量。

如下面所示，FPS3010可以测量距离高达3m，并且速度达2m/s。

在这些测试中，FPS3010干涉仪采用的是M12探测头，并且在被测目标安装了反射器。

图1中为整体设备，包括探测头和反射器。

采用商用线性电机平台，可实现目标位置多次重复测量。

另外，通过采用反射器取代平面镜，安装过程更为简易快捷：反射器相对于探测方向角度4度内都可以测出信号。

反射器内部采用了3个正交式反射镜组成的几何结构。

信号的高稳定性保证了FPS3010可以在全行程任意位置下进行标定，整套设备的使用方法非常友好，简易。

第一次测试，目标距离传感器头1m。

包含振动目标的0.9m振动幅度以及达1.0m/s 速度。

图2（a）显示的是在振动过程中，目标位置测量和速度。

图2（b）描述了在高速运动中的测量，距离为0.5m，速度为2.0m/s。

从红色曲线中可见，平台最大加速度是一个限制：在到达位置B之前，需要10毫秒才能达到2m/s速度，同时也需要10ms减速。

在图2（b）中，当运动到B点位置时，FPS3010也可以记录线性位移平台的位置误差，从图中可以看到超调值为5微米。

这个应用证明了FPS3010干涉仪测量位移3m，测量速度达2.0m/s时，可以达到亚纳米的重复精度。

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图1：测量旋转物体运动误差机构。

当轴旋转是，采用两个干涉传感器探头测量垂直于其转轴的两个方向上的运动误差。

不同的被测物体采用不同尺寸的传感器探头。

线显示平均值位置（校正偏心），而每根点划线显示误差值为5微米。

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